環境汚染物質除去を目的とした窒化物・炭化物触媒の新規CVD調製により開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07044132
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 永井 正敏 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究所, 助教授 (20111635)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): OYAMA S.Ted. Virginia Polytechnic Institute and State, 助教授 ; 萩原 洋一 東京農工大学, 総合情報処理センター, 講師 (40218392) ; 松岡 正邦 東京農工大学, 工学院, 教授 (40016671) ; 尾見 信三 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究所, 教授 (70016393)
• Keywords: 環境触媒 / 遷移金属窒化物 / 遷移金属炭化物 / CVD法 / 触媒調製 / アルミナ担持触媒

Research Abstract

平成7年度の研究実施計画に従い、(1)および(2)CVD法による遷移金属窒化物・炭化物の触媒調製とその触媒活性(水素化脱窒素反応,CO_2の水素化反応)さらに(3)反応吸着種・触媒の表面反応性の検討を行った。その結果以下の成果が得られた。
MoCl_5-C_6H_6-H_2系の減圧縦型熱CVD法による成膜温度500〜800℃、全圧0.07〜0.21kPaの条件で石英基板上にモリブデン炭化物を合成した。XRDおよびXPS分析の結果、成膜温度500℃〜600℃でアモルファスなモリブデン炭化物が生成し、700℃以上で結晶性のη-Mo_3C_2が生成した。次に、CVD法を用いてアルミナ上に粒子径1.4nmの炭化モリブデン層が形成された。このCVD法によって調製した担持モリブデン炭化物触媒は、CO_2の常圧還元反応に対して、含浸法によって調製したMoO_3/Al_2O_3を炭化処理した触媒の3倍の活性を示した。
773,973,および1173Kで窒化処理した12.5%Mo/Al_2O_3のNH_3吸着による酸性点数を測定した。触媒表面酸点数は窒化温度に対するどの窒化触媒も573Kにおいてブレンステッド酸点(1481cm^<-1>)よりもルイス酸点(1241cm^<-1>)の方が支配的であり、その数は約50倍(773K窒化)〜150倍(1173K)多く存在する。また窒化温度により、ブレンステッド酸は減少するが、ルイス酸は増加した。
12.5%および97.1%の窒化触媒の窒素脱離ピークは少なくとも4種類の窒素に起因するピークが存在する。すなわち、アルミナおよびモリブデン上の吸着窒素(NHx)、γ-Mo_2Nからβ-Mo_2Nへの転移の際放出される窒素、β-Mo_2NからMoに還元される際に放出される窒素である。窒素は表面だけでなく触媒の内部のMoと結合し、Mo窒化物から窒素から脱離すると考えられる。この結果から12.5wt%Mo/Al_2O_3窒化触媒上のMo種はγ-Mo_2N,MoO_2,β-Mo_2N,Mo金属が存在すると考えられた。

Research Products

• [Publications] 宮尾敏広,宍倉勲,松岡正邦,永井正敏: "アルミナ担持窒化モリブデンの調製" 石油学会誌. 39(5月号掲載予定). (1996)
• [Publications] 永井正敏,岸田浩司,尾見伸三: "塩化タングステンを原料とした窒化タングステン薄膜の減圧熱CVD合成" 日本化学会誌. 1996(4月号掲載予定). (1996)
• [Publications] M. Nagai,S. Omi: "Preparation,Surface and Catalytic Properties of Molybdenum Nitrides" J. Jpn. Petrol. Inst. 38(6). 363-373 (1995)
• [Publications] 宮尾敏広,宍倉勲,松岡正邦,永井正敏: "CVD法による担持炭化モリブデン触媒の調製とCO_2水素化活性" 化学工学論文集. 21(6). 1070-1076 (1995)
• [Publications] 永井正敏: "CVD法による触媒調製" ケミカルエンジニアリング. 40(6). 457-462 (1995)
• [Publications] M. Nagai,T. Kusagaya,A. Miyata,S. Omi: "TPR and FTIR Syudy of Nitrided Molybdena-Alumina Catalyst" Bull. Soc. Chim. Belg.104(4-5). 311-316 (1995)
• [Publications] 宮尾敏広,尾見信三,永井正敏: "窒化モリブデン触媒によるカルバゾールの水素化脱窒素反応" 石油学会誌. 38(4). 251-257 (1995)
• [Publications] 尾見信三,馬光輝: "単分散高分子ミクロフェアの合成と応用" 化学工学. 59(3). 161-164 (1995)
• [Publications] S. Omi,K. Katami,M. Iso,T. Taguchi,K. Kaneko: "Synthesis and applications of porous SPG(Shirasu Porous Glass)microspheres" Macromolecular Symposia. 92. 309-320 (1995)
• [Publications] 萩原洋一: "インターネット入門(1)" ペトロテック. 19(5月号). (1996)
• [Publications] M. Nagai,A. Miyata,T. Kusagaya,S. Omi: "The Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides" Chapman & Hall,New York, (1996)
• [Publications] S. T. Oyama: "The Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides" Chapman & Hall,New York, (1996)